（3）传热过程至少由两种热量传递的基本方式组合而成 。
如 导热 + 对流换热
如空气流过 暖气ห้องสมุดไป่ตู้热器
对流 + 辐射
如锅炉炉膛 里的烟气
传热方程式
KAt KA(t f 1 t f 2 )
A
Kt
K (t
f1
t
f
2)
t t
1 RK K
式中：K是传热系数(总传热系数)。越大传热 越强，反之越弱
• 必须使用整个传热面上的平均温差 tm
换热器中传热过程的计算
1 热平衡方程式
热流体放热量 h qhch th' th'' 冷流体吸热量 c qccc tc' tc''
热流体放出热量=冷流体吸收热量
h qhch th' th'' c qccc tc' tc''
2 传热方程的一般形式： kAth tc
传热系数大， 结构紧凑，具有 可拆结构，检修 和清洗都 较方便。但操 作压力和温度 都不能太高。 不宜处理易结 垢的物料。
5.螺旋板式换热器
由两块平行的金属板卷制 起来，构成两个螺旋通道，再 加上上下盖及连接管而成，冷 热两种流体分别在两螺旋通道 中流动。
结构较紧凑，螺旋流通有 利于提高传热系数，冲刷效果 好，污垢形成速度低，且材料 范围广。但不易清洗，检修困 难，承压能力低。
是指用来表征传热过程强烈程度的指标。
式中：RK是热阻
RK R1 R R2
第三节 换热器
一、换热器的基本结构与工作原理
• 换热器 使热量从热流体传递到冷流体以满足规定的工艺要求
的设备统称为换热器。 • 换热器的分类 1、按工作原理和特点可分为 表面式（过热器再热器省煤器凝汽器冷油器） 混合式（除氧器冷却塔减温器） 回热式（回热式空预器）
3.肋片管式换热器
从而使管外的热阻 减小，传热增强
又称翅片管，由几组管外加装了肋片的蛇形管组成， 一般用于管内流体和管外空气的热交换。
结构较紧凑，对于换热 面的两侧流体表面传热系数
相差较大的场合非常合适。
4.板式换热器
由一组已冲压出凹凸波纹的长方形薄金属板（型板） 平行排列，并以密封垫片及夹紧装置组装而成 。冷、热两 种流体在板间通道内相间流动，每一块板面都是传热面。
t1’
t1’
t1”
t2”
t2”
t1”
t2’ 顺流
逆流
t2’
讨论： 各种流动形式的比较
(1)顺流和逆流是两种极端情况，在相同的进出口温度下，逆
流的 tm 最大，顺流则最小； (2)顺流时 th tc ，而逆流时， tc 则可能大于 th ，可见，逆
流布置时的换热最强。
dTh
Ti T dq
dTc
Ti
内容提要
单元五 传热及换热器
能量传递的两种方式-做功和传热 本单元介绍热量传递的三种基本方式： 导热 对流换热 热辐射
换热规律 复杂传热过程的传热规律 传热计算 传热规律在传热器中的应用
学习导引
本章首先分析了传热过程及特点，对传热基本方程 的分析，获得传热系数的计算方法，最后讨论换热 器的类型、工作原理、平均温差及其，并延伸到强 化和削弱传热过程的可能途径与措施。
1、9—管板；2—外壳；3—换热管； 4—折流挡板；5—壳程流体进口； 6—管程隔板；7—管程流体出口；
应用最广泛的表面式（管壳式）换热器，又称为列管式换热器。 • 管程
流体从管的一端流到 另一端称为一个管程。 • 壳程
管子总数及流体流量一定时， 管程数越多，管内流速越高
低压加热器
低压加热器器芯
6.板翅式换热器
由若干层基本换热元件叠 合（使相邻两流道流动方向交 错）焊接组成， 两侧都有翅片， 传热能力强。结构非常紧凑、 轻巧，但易堵塞，清洗困难， 检修不易。
适用于清洁和腐蚀性低的 流体换热。近年来在制冷空调 技术领域中应用广泛。
(b)
1—平隔板；2—侧条；3—翅片；4—流体
7.热管式换热器
Pt qm, hin hout
反应堆冷却剂进出蒸汽发生器的比焓，kJ／46kg
传热过程计算的基本公式
传热计算
＝k ( tf1- tf2 ) A＝k A t
这里，假设二侧流体温度始终保持不变，
t＝tf1- tf2 =常量
实际上，在换热器中，一定流量的热流体沿程
放出热量，温度不断下降；冷流体沿程吸收 热量，温度不断上升。而且，冷、热流体间 的温差是不断变化的，即：t 常量
因此，利用传热方程式来计算整个传热面 上的热流量时，如何选用传热温差t？
锅炉受热面传热分析
P170 汽轮机主要辅助设备传热分析 P171
本章 小结
•
本章阐明了典型壁面传热系数传热过
程的计算；叙述了换热器的结构、工作原
理及其基本计算方法。
•
主要内容有：
• 传热过程与传热系数；
• 增强传热与削弱传热的基本途经；
• 换热器的结构与工作原理；
• 换热器的传热计算，难点是：平均温差
重点内容
1、了解换热器的基本结构、工作原理，了解表 面式换热器的主要型式及适用场合。 2.掌握平均温差的计算，了解换热器传热计算的 基本步骤。 3.了解强化传热及削弱传热的原则和有效方法。
复习
传热过程
传热过程往往是导热、热对流和热辐射三种基本热量
传递方式的组合。
如冷库墙体 的传热方式
室外空气 对流与辐射换热
校核计算— 按已知换热器的换热面积求取工作流体的终温 或核算换热器的换热量。
对已有换热器进行校核 一般是给定热力工况的某些参数，如流体质量流量(qm,1、qm,2)、 流体入口温度t‘1和t’2，校核流体出口温度及热流量。
换热器热计算的基本方程式是传热方程式及热平衡式
kAtm qm1c1 t1 t1 qm2c2 t2 t2
l、算术平均温差：
tm
t't" 2
式中：t’—进口温差，t”—出口温差
• 假设温度t的角码表示为：“ ’ ” —进口温度，
•
“ ” ” —出口温度。
• 角标表示为：“1”一热流体，“2”一冷流体。
•
顺流 进口温差：t’＝t1’- t2’ 出口温差：t”= t1”- t2”
逆流 进口温差：t’＝t1’- t2” 出口温差：t”= t1”-t2’
混合式换热器：冷热流体 直接接触，彼此混合进行 换热，在热交换同时存在 质交换，如空调工程中喷 淋冷却塔，蒸汽喷射泵等；
三、混合式换热器
除氧器
3.按流动形式分
⑴ 顺流 ⑵ 逆流 ⑶ 叉流 ⑷复杂流
传热计算
表面式换热器内冷、热流体的相对流向 工程上换热器一般都
尽可能采用逆流布置
（d）混合流
在冷、热流体进口温度相同、流量相同、换热面面积 相同的情况下，流动型式影响冷、热流体的出口温度、换 热温差、换热量以及换热器内的温度分布。
换热器中冷流体温度沿换热面是不断变化的，因
此，冷却流体的局部换热温差也是沿程变化的。
kAtm
△tm——平均传热温差。
Hot fluid
Cold fluid
T T1
Th (Hot) T2
Tc (cold) x
顺流
Hot fluid
Cold fluid
T
T1
Th
Tc
逆流
T2 x
31
平均温差的计算方法：
To
T dq
dTc
In
Out
In
dTh
To
Out
34
tm,算术
tmax
2
tmin
算术平均温差相当于温度呈直线变化的情况，因此，总是大于相
同进出口温度下的对数平均温差，当 tmax tmin 2时，两者的差 别小于4％；当 tmax tmin 1.时7 ，两者的差别小于2.3％。
2、对数平均温差
换热器的主要型式
2、根据传热面的结构分类
1.管壳式换热器
应用最广泛的表面式换热器，又称为列管式换热器。 • 管程
流体从管的一端流到 另一端称为一个管程。 • 壳程
2.套管式换热器
由两根同心圆管组成，流体Ⅰ在内外管间环形通道中 流动，流体Ⅱ在内管中流动。
结构比较简单、紧凑，一 般用于高压逆流换热的场合。
在一根抽除不凝性气体的密闭金属管内充以一定量的 某种工作液体构成。利用工作液体反复循环地在热端吸热 汽化，蒸汽流到冷端放热凝结，使热量不断的由热端传递 到冷端。
凝结液的回流可以通过不同的方法来实现，如毛细管 作用或重力等。
热管的工作液 体可以是氨、水、 丙酮、汞等。
一、表面式换热器
——冷热流体分别从流道壁面的两侧流过
• 火电厂换热器特性分析
核电厂蒸汽发生器传热计算
●传热设计计算是给定结构形式 和一回路、二回路参数，求取 传热面积。
●传热校核计算是给定设备传 热面积，由已知的一些参数求 另一些参数。
一、自然循环蒸汽发生器的传热设计计算
●蒸汽发生器的热平衡
一回路冷却剂质量流量，kg／s
反应堆冷却剂 的热功率，kW
火力发电厂各类换热器特性分析
燃料在炉膛内燃烧，其火焰和烟气的热量不断 通过中间介质面来吸收并传给水，蒸汽和空气， 这些中介质面就称为锅炉受热面. 锅炉受热面一般有： 水冷壁 过热器 再热器 省煤器 空气预热器 锅炉受热面的作用：用以相应完成给水的预热， 蒸发，过热和再热的任务.
省煤器
空气预热器
基本假定： • 换热器无热损失； • 流体的热容不变； • 传热系数K不变。
tm
tmax tmin ln tmax
tmin